热塑性弹性体资料.
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第二节 热塑性弹性体Βιβλιοθήκη Baidu
一、TPE概念及其分类 1.TPE概念 热 塑 性 弹 性 体 (Thermoplasticelastomer ， 缩写TPE) 是指这样一类高分子材料：“在常温下显 示橡胶弹性、高温下又能塑化成型的材料”。
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在常温下它具有橡胶那样的弹性变形性能； 在加热到一定温度，它又具有热塑性塑料那样
管、涂料、挤出制品、掺合剂等等方面的大 量使用; 在橡胶制品方面除了不适于制造充气轮胎外， 非胎制品已有不少可以取代，如汽车部件、 部分橡胶机械制品; 建筑、电绝缘、食品和饮料包装以及医疗卫 生等多方面的应用
45
2.市场前景
目前热塑性弹性体已发展到十几个品种，已 取代部分天然橡胶、合成橡胶和塑料;
现塑性； 降至常温时，这些“交联”又恢复，而起类
似硫化橡胶交联点的作用。
38
由于这种聚合物链结构特点和交联状态的可 逆性：
一方面在常温下显示硫化胶的弹性、强度和形 变特性等物理机械性能，可替代一般硫化胶制 造某些橡胶制品；
另一方面，在高温下硬段会软化或熔化，在加 压下呈现塑性流动，显现热塑性塑料的加工特 性。
57
m-sPS应用领域：
电 子 、 电 器 工 业 ： 替 代 PA 、 PET 、 PBT 。 汽车工业：发动机部件、保险杠、燃油分配转 子等，替代PA、PET、PBT。
39
2.热塑性弹性体的与一般橡胶体的区别在: 不需要硫化即可加工，这就使橡胶工业可从
繁重的体力劳动中得到解脱，节省了能量，减少 了设备投资，人力投入等，尽管它的原材料较贵， 综合起来，它的生产成本仍有所降低。
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三、TPE的配方、加工和应用
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1.应用领域: 胶鞋、粘合剂、汽车零部件、电线电缆、胶
环戊二烯(Cp)相连所形成的有机金属配位化合物， 以这类有机金属配位化合物合成的高分子材料称 为茂金属聚合物
与传统催化剂相比，茂金属催化剂活性高， 还具有单活性中心反应优势、单体选择优势、立 体选择优势,并可控制聚合物中乙烯基的不饱和 度等突出特点。
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已 成 功 地 合 成 出 了 一 系 列 新 型 材 料 , 如 mLDPE 、 m-LLDPE 、 m-ULDPE 、 m-HDPE 、 m-HMHDPE 、 m-iPP 、 m-sPP 、 m-sPS 、 mCOC(环烯烃）、茂金属α-烯烃共聚物和热塑 性聚烯烃弹性体等。
m-PE的缺点是：加工性能较差，表现为熔点 低、熔融速度快、熔体粘度大、熔体强度差， 这是1995年以前第一代m-PE的主要缺点。
52
通过与普通LDPE混用，改进加工设备和对聚 合过程进行不断的改进，基本上解决了m-PE 加工困难的问题。
已有的实验结果表明，采用混用方式简单有效， 拓宽了m-LLDPE分子质量分布窄、难加工的 缺点，也弥补了传统聚乙烯膜材料物理力学性 能不足的缺欠。
53
m-PE应用 肉肠薄膜 洗洁精包装 洗发精用膜、洗衣粉包装用膜
54
(2)m-PP 无规PP一直被视为等规PP的副产物，直到
1988年用茂金属催化剂才制得了高收率的m-PP 产品。
m-PP较普通齐格勒-纳塔催化剂聚合的PP流 动性好、强度高、硬度大、耐热性好、熔点低。
55
家用器皿、薄壁食品包装容器(杯子、盖子)、 薄壁多媒体包装(CD/DVD盒)等。
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3.茂金属聚合物的加工性能、茂金属聚合物的应 用
(1)m-PE 1991年首先由ExxonChem.Co.采用单活性中
心催化技术合成出了m-LLDPE产物，具有如下优 点：
分子质量高、分子质量分布窄、支链短、支 链少、密度低、纯度高、透明性好及抗污染能力 强。
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51
没有晶点，产品力学性能好，表现为强度高、 韧性好、耐穿刺能力好，封口温度低、热封 温度范围宽，是热封袋及复合薄膜热封层的 重要材料。
其中汽车用热塑性弹性体是最重要的应用领 域，占到三分之一，其次是建筑业、医用和日用 生活制品。
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四、新型弹性体－茂金属聚合物 1.茂金属催化剂及其性能
茂金属催化剂活性高，已开发应用的茂金属 催化剂有三种基本结构： 即普通茂金属结构 桥链茂金属结构 限定几何构型茂金属结构
47
2.茂金属聚合物 茂金属是指由过渡金属(如锆、钛、铪等)与
在低温下，又有使大分子链之间形成网状结构， 从而约束大分子的某种成分存在,这些约束成分 则被称为“塑料段”或“硬段”；
这些“硬段”起着分子间化学或物理的交联作 用和补强效应；
“硬段”聚集起来形成的交联范围，称为物理 交联区域。
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聚硅 氧烷 嵌段 共聚 物结 构图
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1.热塑性弹性体的特征
在高温下，这些分散相或约束成分又会在 热的作用下丧失能力，聚合物经熔化或熔融呈 现塑性，这种化学或物理交联性质的可逆性： 即在高温下失去约束大分子组成的能力，呈
的加工工艺性能； 它摆脱了橡胶硫化的生产方法，而用热塑性塑
料的成型加工方法(注塑、挤出、吹塑、发泡等) 来生产弹性体零件。 在这类高分子材料身上将橡胶和塑料的优点汇 集于一体； 加工方便、生产率高，废料可以回用。
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2.热塑性弹性体主要包括以下几大类: 聚氨酯类热塑性弹性体（TPU） 聚苯乙烯类热塑性弹性体(TPS) 聚酯类热塑性弹性体(TPEE) 聚烯烃类热塑性弹性体(TPO)
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(3)m-sPS PS有三种结构形式，即aPS、sPS、iPS。 aPS热变形温度低、iPS脆性大；sPS中苯环交
替排列在分子链两侧。 sPS优点：产品熔点高，耐水、热、化学药品、
溶剂(有机溶剂除外)； 密度小、加工前无需干燥、抗水解能力强，成
型性好； 具有与PBT、PA、PPS类似的物理机械性能。 缺点：结晶速度慢、通过加入成核剂可以改进。
还可按交联类型分为物理交联型和化学交联型 也可按结构特点，分为嵌段聚合物、接技聚合
物和其它类型等
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二、TPE的结构特征、性能
整个高分子链的一部或全部是由具有橡胶弹性 的链段所组成，这一部分被叫做“橡胶段”或 “软段”；
一、TPE概念及其分类 1.TPE概念 热 塑 性 弹 性 体 (Thermoplasticelastomer ， 缩写TPE) 是指这样一类高分子材料：“在常温下显 示橡胶弹性、高温下又能塑化成型的材料”。
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在常温下它具有橡胶那样的弹性变形性能； 在加热到一定温度，它又具有热塑性塑料那样
管、涂料、挤出制品、掺合剂等等方面的大 量使用; 在橡胶制品方面除了不适于制造充气轮胎外， 非胎制品已有不少可以取代，如汽车部件、 部分橡胶机械制品; 建筑、电绝缘、食品和饮料包装以及医疗卫 生等多方面的应用
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2.市场前景
目前热塑性弹性体已发展到十几个品种，已 取代部分天然橡胶、合成橡胶和塑料;
现塑性； 降至常温时，这些“交联”又恢复，而起类
似硫化橡胶交联点的作用。
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由于这种聚合物链结构特点和交联状态的可 逆性：
一方面在常温下显示硫化胶的弹性、强度和形 变特性等物理机械性能，可替代一般硫化胶制 造某些橡胶制品；
另一方面，在高温下硬段会软化或熔化，在加 压下呈现塑性流动，显现热塑性塑料的加工特 性。
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m-sPS应用领域：
电 子 、 电 器 工 业 ： 替 代 PA 、 PET 、 PBT 。 汽车工业：发动机部件、保险杠、燃油分配转 子等，替代PA、PET、PBT。
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2.热塑性弹性体的与一般橡胶体的区别在: 不需要硫化即可加工，这就使橡胶工业可从
繁重的体力劳动中得到解脱，节省了能量，减少 了设备投资，人力投入等，尽管它的原材料较贵， 综合起来，它的生产成本仍有所降低。
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三、TPE的配方、加工和应用
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1.应用领域: 胶鞋、粘合剂、汽车零部件、电线电缆、胶
环戊二烯(Cp)相连所形成的有机金属配位化合物， 以这类有机金属配位化合物合成的高分子材料称 为茂金属聚合物
与传统催化剂相比，茂金属催化剂活性高， 还具有单活性中心反应优势、单体选择优势、立 体选择优势,并可控制聚合物中乙烯基的不饱和 度等突出特点。
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已 成 功 地 合 成 出 了 一 系 列 新 型 材 料 , 如 mLDPE 、 m-LLDPE 、 m-ULDPE 、 m-HDPE 、 m-HMHDPE 、 m-iPP 、 m-sPP 、 m-sPS 、 mCOC(环烯烃）、茂金属α-烯烃共聚物和热塑 性聚烯烃弹性体等。
m-PE的缺点是：加工性能较差，表现为熔点 低、熔融速度快、熔体粘度大、熔体强度差， 这是1995年以前第一代m-PE的主要缺点。
52
通过与普通LDPE混用，改进加工设备和对聚 合过程进行不断的改进，基本上解决了m-PE 加工困难的问题。
已有的实验结果表明，采用混用方式简单有效， 拓宽了m-LLDPE分子质量分布窄、难加工的 缺点，也弥补了传统聚乙烯膜材料物理力学性 能不足的缺欠。
53
m-PE应用 肉肠薄膜 洗洁精包装 洗发精用膜、洗衣粉包装用膜
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(2)m-PP 无规PP一直被视为等规PP的副产物，直到
1988年用茂金属催化剂才制得了高收率的m-PP 产品。
m-PP较普通齐格勒-纳塔催化剂聚合的PP流 动性好、强度高、硬度大、耐热性好、熔点低。
55
家用器皿、薄壁食品包装容器(杯子、盖子)、 薄壁多媒体包装(CD/DVD盒)等。
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3.茂金属聚合物的加工性能、茂金属聚合物的应 用
(1)m-PE 1991年首先由ExxonChem.Co.采用单活性中
心催化技术合成出了m-LLDPE产物，具有如下优 点：
分子质量高、分子质量分布窄、支链短、支 链少、密度低、纯度高、透明性好及抗污染能力 强。
50
51
没有晶点，产品力学性能好，表现为强度高、 韧性好、耐穿刺能力好，封口温度低、热封 温度范围宽，是热封袋及复合薄膜热封层的 重要材料。
其中汽车用热塑性弹性体是最重要的应用领 域，占到三分之一，其次是建筑业、医用和日用 生活制品。
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四、新型弹性体－茂金属聚合物 1.茂金属催化剂及其性能
茂金属催化剂活性高，已开发应用的茂金属 催化剂有三种基本结构： 即普通茂金属结构 桥链茂金属结构 限定几何构型茂金属结构
47
2.茂金属聚合物 茂金属是指由过渡金属(如锆、钛、铪等)与
在低温下，又有使大分子链之间形成网状结构， 从而约束大分子的某种成分存在,这些约束成分 则被称为“塑料段”或“硬段”；
这些“硬段”起着分子间化学或物理的交联作 用和补强效应；
“硬段”聚集起来形成的交联范围，称为物理 交联区域。
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聚硅 氧烷 嵌段 共聚 物结 构图
37
1.热塑性弹性体的特征
在高温下，这些分散相或约束成分又会在 热的作用下丧失能力，聚合物经熔化或熔融呈 现塑性，这种化学或物理交联性质的可逆性： 即在高温下失去约束大分子组成的能力，呈
的加工工艺性能； 它摆脱了橡胶硫化的生产方法，而用热塑性塑
料的成型加工方法(注塑、挤出、吹塑、发泡等) 来生产弹性体零件。 在这类高分子材料身上将橡胶和塑料的优点汇 集于一体； 加工方便、生产率高，废料可以回用。
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2.热塑性弹性体主要包括以下几大类: 聚氨酯类热塑性弹性体（TPU） 聚苯乙烯类热塑性弹性体(TPS) 聚酯类热塑性弹性体(TPEE) 聚烯烃类热塑性弹性体(TPO)
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(3)m-sPS PS有三种结构形式，即aPS、sPS、iPS。 aPS热变形温度低、iPS脆性大；sPS中苯环交
替排列在分子链两侧。 sPS优点：产品熔点高，耐水、热、化学药品、
溶剂(有机溶剂除外)； 密度小、加工前无需干燥、抗水解能力强，成
型性好； 具有与PBT、PA、PPS类似的物理机械性能。 缺点：结晶速度慢、通过加入成核剂可以改进。
还可按交联类型分为物理交联型和化学交联型 也可按结构特点，分为嵌段聚合物、接技聚合
物和其它类型等
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二、TPE的结构特征、性能
整个高分子链的一部或全部是由具有橡胶弹性 的链段所组成，这一部分被叫做“橡胶段”或 “软段”；